[发明专利]基于多脉冲多波长的分布式光纤传感系统及方法

权利要求书

1.一种基于多脉冲多波长的分布式光纤传感系统，其特征在于：至少包括：

光源模块，包括中心波长互不相同的n个窄线宽激光光源；n为大于1的自然数；

调制模块，包括n个光纤光调制器和一脉冲信号发生器，每个光纤光调制器的输入端与一个窄线宽激光光源的光源输出端子相耦合，上述脉冲信号发生器的信号输出端子与n个光纤光调制器的调制端子电连接；上述光纤光调制器将窄线宽激光光源输出的光源调制为脉冲光；

延迟模块，包括n-1根光纤延迟线；每根光纤延迟线的延迟时间互不相同，且每根光纤延迟线的延迟时间为m为从0到n-1的整数；f为脉冲信号发生器的脉冲重复频率；

耦合模块，包括一n×1光纤耦合器，上述n个光纤光调制器的一个输出端通过光纤与n×1光纤耦合器的一个输入端相耦合，上述n个光纤光调制器的其他n-1个输出端分别通过1根光纤延迟线与n×1光纤耦合器的一个输入端相耦合；

脉冲放大模块，包括一脉冲光放大器，该脉冲光放大器的信号输入端子与n×1光纤耦合器的信号输出端子通过光纤连接；

前置放大模块，包括一前置放大器，上述脉冲光放大器的信号输出端子依次通过起偏器、环形器A后分别与传感光纤、前置放大器的信号输入端子连接；

分光系统，包括n组分光模块，每组分光模块包括一个环形器B和一个光纤光栅，每组分光模块的环形器B和光纤光栅通过光纤连接，n组分光模块通过光纤依次串接，n个光纤光栅反射的中心波长分别等于n个窄线宽激光光源的中心波长；前置放大器的信号输出端子通过光纤与第一分光模块的环形器B的信号输入端子连接；

干涉模块，包括与n个环形器B一一对应的n个光纤干涉组件，每组光纤干涉组件由一个2×2光纤耦合器、一个3×3光纤耦合器和两个法拉旋转镜构成迈克尔逊干涉仪；

信号检测模块，包括n个光电探测器，每个光电探测器对应一个光纤干涉组件；

数据处理终端，用于接收信号检测模块的输出信号，并对信号进行分析处理。

2.根据权利要求1所述基于多脉冲多波长的分布式光纤传感系统，其特征在于：上述窄线宽激光光源的带宽小于1KHZ。

3.根据权利要求1所述基于多脉冲多波长的分布式光纤传感系统，其特征在于：针对于每个光纤干涉仪组件：上述2×2光纤耦合器包括输入端子A(20)、输入端子B(27)、输出端子A(25)和对接端子A；上述3×3光纤耦合器包括两个输入端子C、输入端子D(28)、输出端子C(24)、输出端子D(26)、对接端子B；上述对接端子A和对接端子B通过光纤连接，上述输入端子B(27)、输入端子D(28)通过连接损耗器件空置；上述两个输入端子C分别连接一个法拉第旋转镜(23)。

4.根据权利要求1所述基于多脉冲多波长的分布式光纤传感系统，其特征在于：上述脉冲频率f的范围是1μHz至10Mhz，脉冲持续时间小于

5.根据权利要求1所述基于多脉冲多波长的分布式光纤传感系统，其特征在于，上述数据处理终端包括模数转换模块和解调分析机。

6.一种基于多脉冲多波长的分布式光纤传感系统的方法，其特征在于，至少包括如下步骤：

步骤一：n个窄线宽激光光源发出n个中心波长依次为λ₁,λ₂…λ_n的激光，每个光源连接一个光纤光调制器，n个光纤光调制器连接同一个脉冲信号发生器，脉冲信号发生器和光纤光调制器将连续光调制为脉冲光；

步骤二：在延迟模块的作用下，将除λ₁外的其他n-1个脉冲光经过不同的光纤延迟线产生不同的时间延迟，λ₁,λ₂…λ_n分别延迟

步骤三：n个脉冲光经过延迟后经过n×1耦合器后进入脉冲放大器，进行脉冲功率放大；

步骤四：放大后的n个脉冲光经过起偏器后变成线偏振光，随后经过环形器A注入传感光纤；

步骤五：从环形器A第三端口返回的后向瑞利散射光进入前置放大器，前置放大器对后向瑞利散射光进行放大处理；

步骤六：放大后的后向瑞利散射光进入分光系统，分光系统中的每个分光模块反射一个特定中心波长的光波，透射其他光波，进而将不同中心波长的光分开；

步骤七：分开后的各个中心波长的向瑞利散射光进入光纤干涉组件，每个光纤干涉组件输出120°相位差的三路干涉信号；

步骤八：信号检测模块将每个光纤干涉组件的三路干涉信号形成的干涉波纹信号转换为电信号；

步骤九、数据处理终端对接收信号进行数模转换、同时进行实时或离线解调，得到n个不同波长的φ-OTDR解调结果，将这些结果进行数据交织。